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氨水余热制冷机组简介


 

发布日期:[2012/11/12 13:13:44]    来源:泰山集团泰安华能制冷有限公司

 
氨吸收余热制冷制冷技术相关资料
一、产品特点
尾气、余热制冷机组是一种新型的节能、环保制冷设备,尾气、余热为驱动源通过氨水吸收制冷方式来实现制冷。通过氨水吸收制冷机组热冷转换,废气热量重新得到有效的利用,大大节约能源消耗,显著增加经济效益和社会效益。余热制冷机组作为一种制冷设备的特点有:
1、使用寿命长。机组由多台换热设备组成,除1台小功率溶液泵外无其它的运动部件。制冷工质采用全封闭运行方式,制冷液永无泄漏。机组维护简单、使用方便,寿命较压缩机制冷机组约长一倍以上。
2、使用安全可靠。机组内设有各种保护装置,在运行中如出现故障机组具有能自动报警、停机、复位等功能。机组停用时整个系统会自动恢复到无压状态。
3、节约能源显著。以1台蒸发温度为-25度,制冷量为2万大卡每小时(23KW)为例,采用压缩式制冷机组需要的耗电功率为11kW,而采用尾气、余热制冷机组需要耗电功率仅为1.1kW,仅为压缩式制冷机组耗电功率的10%左右。
4、先进的PLC控制技术。真正实现了“一键开机”和自动控制运行。并设有过热、超压等安全保护,在间接制冷系统中,不冻液温差检测延时开停,完全保证机组安全正常运行。
5、制冷范围大。与传统溴化锂机组相比,由于该机组采用氨作为制冷剂,蒸发温度可以从-60度到+5度,机组可以用来建造冷库、制冰、做空调;而溴化锂机组由于蒸发温度不能低于0度,所以只能用来做空调。
二、氨吸收制冷技术
㈠原理
氨水吸收式制冷装置由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、节流阀等部件组成,工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂,二者组成工质对。浓氨水溶液在发生器中被加热,分离出一定流量的冷剂蒸气进入冷凝器中,冷剂蒸气在冷凝器中被冷却,并凝结成液态;液态冷剂经过节流降压,进入蒸发器,在蒸发器内吸热蒸发,产生冷效应,冷剂由液态变为气态,再进入吸收器中;另外,从发生器流出的稀溶液经换热器和节流降压后进入吸收器,吸收来自蒸发器的冷剂蒸气,吸收过程产生的浓溶液由循环泵加压,经换热器吸热升温后,重新进入发生器,如此循环制冷。
氨水吸收式制冷以自然存在的水或氨等为制冷剂,对环境和大气臭氧层无害;以热能为驱动能源,除了利用锅炉蒸气、燃料产生的热能外,还可以利用余热、废热、太阳能等低品位热能,在同一机组中还可以实现制冷和制热(热泵)的双重目的。整套装置除了泵和阀件外,绝大部分是换热器,运转安静,振动小;同时,制冷机结构简单、安全可靠、安装方便。在当前能源紧缺,电力供应紧张,环境问题日益严峻的形势下,吸收式制冷技术以其特有的优势已经受到广泛的关注。目前,吸收式制冷正在向着小型化、高效化的方向发展,各国对吸收式技术的开发研究主要集中在联合循环、余热利用、吸收式热泵、吸收和发生过程的机理研究、换热结构和换热表面、界面活性剂及缓蚀剂、机组优化设计及经济性分析、系统的特性仿真等方面。吸收式制冷已经成为制冷技术的主要发展方向之一,有着非常广阔的前景。
㈡流程
尾气余热制冷机组采用氨水溶液作为工作介质,其工作循环是由发生、分离、冷凝、节流、蒸发、吸收六个过程组成(附流程示意图)。
制冷剂循环:由尾气为发生器加热,产生出的气液混合物经分离器分离后,分离出高浓度的制冷剂蒸气。经冷凝器凝结成液体进入贮液罐。制冷剂液体通过浮球阀节流降压后进入蒸发器蒸发。蒸发后的制冷剂气体进入吸收器,被稀溶液吸收后成为浓溶液,再由溶液泵将浓溶液经溶液换热器与来自发生器的稀溶液换热后送入发生器再次加热,周而复始形成制冷循环。
溶液循环:经分离器分离出来的稀溶液进入溶液换热器与浓溶液换热后,经浮球阀自动调节进入吸收器,并吸收制冷剂后成为浓溶液,再由溶液泵送入发生器加热。发生器受热后浓溶液产生出的气液混合物进入分离器分离后,分离出稀溶液,周而复始形成溶液循环。
三、氨水吸收式制冷机与蒸气压缩式制冷机性能的比较
吸收式制冷循环的热力系数和蒸气压缩式制冷循环的制冷系数都是用来评价循环经济性的主要技术指标。但两者之间不能直接加以比较,因为压缩式制冷机消耗功,吸收式制冷机消耗热能,功比热能的品位高,产生功的成本也高。对这两个数值进行比较时,必须考虑电站内蒸汽装置中的热交换情况及效率。即使如此,吸收式制冷机的热力系数仍然低于压缩式的当量热力系数,原因在于吸收式制冷机系统的运行过程中存在着更多的热力不可逆过程。
从两个系统的运行费用比较来看,在较低的蒸发温度下似乎采用吸收式制冷系统更为合适,特别是在有高温加热介质可以利用的情况下更是如此。因为这样有可能利用单级吸收式制冷系统获得需两级压缩式系统才能获得的低温。
氨水吸收式制冷机(系统)的特点
与其它形式的制冷机相比较,氨水吸收式制冷机具有如下特点:
  (1)采用蒸气或热水作为热源,有利于废热的综合利用,特别适合于化工、冶金和轻工业中的制冷设备;
  (2)以氨作为制冷剂,能制取0℃以下的低温;
  (3)整个装置除泵外均为塔、罐等热交换设备,结构简单,便于加工制造;
  (4)振动、噪音较小,可露天安装,从而降低了建筑费用;
  (5)负荷在30~100%范围内调节时,装置的经济性没有明显变化;
  (6)维修简单、操作方便、易于管理;
  (7)氨价格低廉,来源充足;
  (8)对大气臭氧层无破坏作用;
  (9)对铜及铜合金(磷青铜除外)有腐蚀作用;
  (10)钢材及冷却水消耗量大;
  (11)热力系数较低;
  (12)由于氨、水的沸点比较接近,为提高氨气浓度,系统中必须增设精馏和分凝设备。
四、系统工作原理图
五、产品系列
1、内燃机尾气制冷机组
利用内燃机的尾气来驱动发生器的氨水制冷机系列,主要用途是在陆地上利用发电机产生的内燃机排气实现制冷。渔船上利用柴油机的尾气来制冰或建小型冷库。
2、陆地用工业废热驱动的制冷机组
工业生产中的废热包括:废蒸汽、废水、废烟气、炉窑产生的废气等,只要温度大于120度,都可以用来驱动制冷机组。冷量可以用来做空调可以用来建冷库或制冰。我们已经成功为用户设计生产了烟气和蒸汽驱动的10万大卡和30万大卡机组,并且正常运行了两年多时间。
如果在发电厂周围有用冰、或用冷的用户,可以把发电厂的发电后的低品位蒸汽驱动氨水吸收机组来做冰或建冷库。在渔港码头,利用发电厂的余热来做冰,卖给渔民出海捕鱼,建造冷库储存水产品,是最佳的选择,同时可以实现电厂的冷热电联供,提高发电厂的能源利用效率。
3、直燃式氨水吸收制冷机组
在化石能源价格比较便宜的地方,利用燃烧器直燃技术来制冷。该制冷方式可以利用石油、天热气、甲烷等做燃料。由于热量比较稳定,所以直燃机组运行非常稳定。
4、太阳能驱动的余热制冷机组
利用太阳能集热技术,产生140度左右的蒸汽或热水、导热油,驱动制冷机组发生器工作,达到制冷的目的。我们的机组可以直接与太阳能制热装置连接成为一体,成为太阳能制冷(制冰)装置。
5、烤箱、热处理炉排气驱动的余热制冷机组
在工业生产中,有些特殊工序需要利用烤箱进行烘烤,在烘烤的过程中消耗大量的电能或热能。烤箱排除的废气或尾气有的甚至高达350度以上。在一些金属加工工件生产过程中,为了增加部件的性能,对一些特殊用途的部件要进行热处理。热处理的温度一般可以达到400度以上,热处理炉的排烟温度在350度以上。烤箱、热处理炉的排气温度是一种很好利用回收的余热,利用氨水吸收制冷技术可以把余热转化为冷量,可以做空调降低车间温度,也可以建立冷库或制冰。
六、案例(一)
陆地内燃机发电机余热驱动氨水制冷机组制冷取代制冷压缩机(建冷库)
12V190型柴油机额定发电功率500KW,排烟温度580℃,可回收排气余热量为250KW,采用氨水吸收余热制冷技术,设计蒸发温度为-25℃时的制冷系数为0.65,设计制冷量为160KW。余热制冷机组每KW制冷量价格约为4000元/KW,余热制冷机组投资费用为64万元。机械压缩式制冷机组每KW制冷量价格约为2000元/KW,压缩制冷机组投资费用为32万元。采用余热制冷多投资32万元。
蒸发温度为-25℃时压缩制冷机组实际制冷系数为1.6左右,160KW制冷量机组需要消耗的电机功率为100KW,如果机组平均每天运行18小时,则每天耗电量为1800度电,如果电价为0.8元/度,则每日电费支出为1440元。如果制冷机组年运行时间为300天,则每年支付电费为43.2万元。压缩制冷机组年维护、保养费按机组价格的10%计,为3.2万元,则总计年运行费用为46.2万元。
余热制冷机组耗电量仅为压缩制冷的12%,在使用寿命期内基本上不需要保养和维修。余热制冷机组年运行费为5.2万元,比压缩制冷少支付运行费41万元。
如果将节约下的电费和维修费作为采用余热制冷机组的收益,则经济效益可按以下计算:
超额投资回收期为32/41=0.79(年)≈9.4(月)
全投资回收期为:64/41=1.56年=18.7(月)
从以上计算结果可以看到,采用余热制冷机组后,多增加的投资费用可在9个半月内回收,全部的投资不到2年就可将全部投资回收。
案例(二)
渔船柴油机排气驱动氨水吸收制冷机制冷(制冰)
大功率拖网渔船作业海区一般为深远海,航次作业时间约为15—20d;如果到南沙渔场作业,航次作业时间将长达30—40d。大功率拖网渔船作业能力强,连续作业时间长,渔获产量高,这就要求渔船具备较强的保鲜能力,才能保证渔获保鲜质量。传统的渔船带冰保鲜方式,存在用冰量大、保鲜期短、渔获保鲜质量不稳的缺点,已不足以满足深远海渔船连续作业的需要。我国有许多渔船常到南沙渔场生产,南沙渔场路途十分遥远,而群众渔船多为带冰作业方式作业,渔船生产归来,虽然满载渔获,然而鱼仓保鲜冰早已消融,渔获保鲜质量己大打折扣,本是优质鱼却卖不到好价钱,经济效益体现不出来。严重影响了渔民开发南沙渔场生产的积极性。为了解决大功率渔船深远海作业续航时间长,渔获保鲜困难的难题,推荐使用渔船尾气制冷机组。
1.设备及技术措施
(1)设备选择 大功率渔船保鲜仓一般较大,容积常达80—100立方米。依保鲜仓容积配置制冷设备,可以选用我公司生产的1-3万大卡/小时制冷机组。
(2)安装要求 ①需要发电机提供3KW左右的电量;②渔船保鲜仓内安装冷风机,也可根据用户需要安装海水制冰机。
2.保鲜原理 在传统散冰保鲜模式的基础上,引进冷风机的应用,发展为微冻并微冰保鲜技术,科学控制保鲜仓温度,渔获保持散冰保鲜的特点并提高保鲜度。
3.达到技术指标 经我公司选择1对425kW双拖渔船,试验应用上述制冷设备,经过半年的运行,有如下体会:
(1)渔船节省用冰60%,对比安装前航次节约用冰30t。
(2)保鲜仓温度。温度最低可降至-15℃。生产经验表明以温度控制在-8℃-0℃状态,渔获质量保鲜效果较好,能保持散冰鱼的特点,市场销售适销对路。
(3)渔获保鲜率达100%。对比安装前提高了20%,一般散冰保鲜拖网渔船渔获保鲜率仅达80%,约有20%低值鱼盐渍。
(4)渔获保鲜质量全部达到一级保鲜度,且保留了散冰保鲜特点,保鲜度明显提高。
(5)延长渔获保鲜期,航次作业时间可达40d甚至更长,提高了作业效率。
4.小结
该项技术在传统保鲜技术的基础上,应用了制冷技术,发展为微冻并微冰保鲜技术,达到了保留散冰保鲜的特点又提高鲜度的目的,并且节约成本,延长保鲜期,增强渔船深远海续航生产能力,设备投资不大,可操作性简便,渔民易于掌握应用,设备的保修服务也有保障,十分适用于大马力群众渔船生产。
案例(三)
天然气内燃机发电机余热驱动氨水吸收制冷机组制冷作为干燥机组
由于新开采的天然气中夹杂有水,所以在输送和使用过程中都遇到问题,必须要为天然气除水,主要利用降温除湿的方法。制冷机组可采用内燃机余热或天然气直燃驱动的氨水吸收制冷机组,蒸发温度控制在-20度左右,实现降温除湿的效果。采用余热氨水吸收制冷机组或直燃氨水吸收制冷机组大大节约了用电量,非常经济使用。与烟台中技海洋科技公司合作的内燃机余热驱动的-35度蒸发的余热氨水吸收制冷120KW机组已经顺利运行。
案例(四)
工业废蒸汽驱动的氨水吸收制冷机组作为中央空调
我们利用工业废蒸汽为山东石横特钢厂制造安装的350KW大卡空调机组,运行近4年了,效果非常好,取得良好的节电效果。机组使用操作简单,正压运行,比溴化锂机组运行管理简单,运行费用大大降低。
案例(五)
工业废蒸汽驱动氨水吸收制冷机组制冷用于啤酒糖化工艺
利用150度饱和蒸汽,使用氨水吸收制冷技术,蒸发温度-20度制冷机组为啤酒发酵提供-10度左右冷量。有利于啤酒厂蒸汽的热平衡,回收大量余热,同时满足制冷要求。青岛德曼啤酒设备科技有限公司120KW,-20度蒸发机组已连续运行两年,制冷效果良好。
案例(六)
分布式能源项目
利用发电厂发电机组排除的蒸汽(大于120度即可),可以实现热、电、冷联产,可以在电厂附近建立冷库,实现余热的商业价值。有自备发电厂的企业,可以利用发电排气建立冷库。好当家集团用自备电厂的蒸汽,采用氨水吸收制冷技术建立冷库,机组蒸发温度设计为-30度,机组一期制冷量为820KW,方案正在实施。机组安装后当年可回收设备投资,经济效益显著。
有余热制冷要求的企业可以与我们联系,我们负责设计、生产、安装、调试、技术培训等全面服务。
案例(七)
漆包线厂烤箱排气驱动氨水吸收制冷机组制冷作为车间空调
利用漆包线厂烤箱排除的余热驱动氨水吸收制冷机组制冷为车间降温。漆包线厂的车间温度由于布置了大量烤箱,烤箱散热使得车间温度较高,尤其到了夏天,工人在车间高温环境下工作,身心备受煎熬。高温烤箱排烟温度高达400度左右,回收这部分余热来制冷后为车间降温是最好的选择。尾气中的树脂等杂质通过专门设计的除污装置进行清除,确保余热顺利回收。目前已在广东几个厂家做了几个试点,取得良好经济效益和社会效益。
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